機電工程與自動化學(xué)院郭寧遠博士在國際知名能源類TOP期刊《Applied Energy》發(fā)表論文

發(fā)表時間：2024-05-23

近日，機電工程與自動化學(xué)院郭寧遠博士（第一作者）與張文燦副教授以我校為第一署名單位，在能源領(lǐng)域國際知名期刊《Applied Energy》發(fā)表學(xué)術(shù)論文“Predictive energy management of fuel cell plug-in hybrid electric vehicles: A co-state boundaries-oriented PMP optimization approach”。《Applied Energy》為中國科學(xué)院一區(qū)Top（工程技術(shù)前2.5%）、JCR一區(qū)期刊，影響因子11.2，高被引論文ESI全球工程期刊排名第4，谷歌學(xué)術(shù)全球?qū)W術(shù)期刊第49。

為提升整車節(jié)能效果，本文提出了一種協(xié)狀態(tài)邊界引導(dǎo)的燃料電池（fuel cell, FC）電動汽車預(yù)測能量管理策略。基于極小值理論建立了模型預(yù)測控制問題，將其轉(zhuǎn)化為兩點邊值問題，通過解析推導(dǎo)將FC功率、FC功率變化率和電池電流等物理約束進行合并，獲得統(tǒng)一約束。以此為基礎(chǔ)，采用Karush-Kuhn-Tucker條件推導(dǎo)協(xié)狀態(tài)邊界的一般表達式，以此提出了一種校驗方法對協(xié)狀態(tài)邊界進行修正，以保證其有效性。基于協(xié)狀態(tài)邊界，提出了一種簡捷高效的啟發(fā)式協(xié)狀態(tài)迭代校驗規(guī)則，設(shè)計了一種哈密爾頓方程最優(yōu)解的快速解析計算方法。針對該策略，嚴格證明了其全局最優(yōu)性。在仿真及硬件在環(huán)實驗條件下驗證了所提策略的有效性。結(jié)果表明，該策略能實現(xiàn)適時高效的協(xié)狀態(tài)實時更新、FC功率命令平滑、荷電狀態(tài)參考軌跡跟蹤效果好，可有效提升整車行駛經(jīng)濟性。此外，在硬件在環(huán)實驗中，預(yù)測時域長度為40的單步計算時間小于0.5 ms，算法實時性好。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金等項目的支持。

另外，近期郭寧遠博士（第一作者）與張文燦副教授在氫能領(lǐng)域國際知名期刊《International Journal of Hydrogen Energy》（中國科學(xué)院二區(qū)）上發(fā)表學(xué)術(shù)論文“Model continuity approximations and real-time nonlinear optimization in cost-optimal predictive energy management of fuel cell hybrid electric vehicles”。該研究提出了一種考慮燃料電池及電池壽命的成本最優(yōu)實時預(yù)測能量管理策略，并在硬件在環(huán)實驗條件下驗證了該算法有效性及實時計算能力。

學(xué)院相關(guān)負責人表示，未來以“全國樣板黨支部、全省標桿院系”“頭雁工程”為引領(lǐng)，以“國家一流專業(yè)”建設(shè)帶動，把博士點建設(shè)與學(xué)校發(fā)展戰(zhàn)略緊密結(jié)合，孵化更多高水平研究成果，為新一輪高水平大學(xué)建設(shè)作出應(yīng)有的貢獻。

                                 （機電工程與自動化學(xué)院）